基于單片機設(shè)計微功耗中文人機界面

圖2 SED1520的引腳定義和結(jié)構(gòu)框圖

　　SED1520控制器作為液晶顯示屏與MCU的接口,它直接驅(qū)動MG-12232液晶,控制字符、漢字以及圖形的顯示。由于MSP430F149具有48個I/O引腳,借助SED1520,可以直接利用MSP430的I/O口模擬液晶的讀寫和控制時序。使得MCU對液晶的操作實際上變?yōu)镸CU對液晶顯示控制器SED1520的操作,因而接口電路的的硬件連接和軟件編程都簡單了很多。

　　圖2中"V5"引腳提供MG-12232液晶的對比度電壓,可以通過一個－12V電壓發(fā)生電路（如MAX765）產(chǎn)生,經(jīng)一個100K電位器分壓后即可使用。

　　MCU可以通過SED1520的一些控制引腳和13條常用指令來訪問液晶顯示模塊。如"RST"用于重啟動SED1520,"E1"和"E2"分別用于使能兩片SED1520。"R/W"控制對SED1520的讀或?qū)憽?A0"決定此次操作是指令讀寫還是數(shù)據(jù)讀寫。

　　一個SED1520顯示控制器能控制80×16點陣液晶的顯示,其顯示RAM共16行,分2頁,每頁8行,每一頁的數(shù)據(jù)寄存器分別對應(yīng)液晶屏幕上的8行點。當設(shè)置了頁地址和列地址后就確定了顯示RAM中的唯一單元。屏幕上的每一列對應(yīng)一個顯示RAM的字節(jié)內(nèi)容,且每列最下面一位為MSB,最上面一位為LSB,即該RAM單元字節(jié)數(shù)據(jù)由低位到高位的各個數(shù)據(jù)位對應(yīng)于顯示屏上某一列的由高到低的8個數(shù)據(jù)位。對顯示RAM的一個字節(jié)單元賦值就是對當前列的8行（一頁）像素點是否顯示進行控制。

　　如圖3,MSP430F149單片機的P5口用作與液晶顯示模塊通信的數(shù)據(jù)口。

圖3 MSP430F149與MG-12232的電路連接示意圖

　　MG-12232顯示模塊有多個型號,不同型號都采用相同的SED1520控制器,操作及使用方法完全相同,只是尺寸不同。常用的如MG-12232－5（76×29.1×5.7mm）、MG-12232－6（45.05×22.32×6.3mm）、MG-12232－7（84×44×10mm）等,可以分別用在大小不同的便攜式儀器或設(shè)備上。

　　對液晶顯示模塊還需著重考慮其背光類型,不同的背光類型消耗電流大不相同。一般可選的背光類型有LED（發(fā)光二極管）、EL（電致發(fā)光燈）以及CCFL型（冷陰極燈管）。EL是一種面發(fā)光的冷光源,在結(jié)構(gòu)上可以做得很大很薄,雖然亮度較低,但發(fā)光非常均勻而且無光斑,尤其是功耗很低。缺點是需要一個高壓交流電壓來驅(qū)動,故需要一個專門的電壓變換電路（如IMP803）。CCFL照明面積更大,適用于需要大面積液晶顯示界面的儀器或設(shè)備中。

三、鍵盤接口
　　MSP430F149的P1、P2口除了支持輸入、輸出以外,還支持硬件中斷。P1、P2口的8個引腳都有各自的控制寄存器,每個引腳可以單獨控制,并且每個引腳都可以作為中斷源,每一引腳都可以單獨選擇中斷觸發(fā)沿,單獨允許中斷。P1、P2口各使用一個中斷向量,P1.0～P1.7產(chǎn)生同一個中斷,P2.0～P2.7也產(chǎn)生同一個中斷。P1、P2口的這種結(jié)構(gòu)非常適合實現(xiàn)基于中斷的鍵盤輸入響應(yīng)程序。

　　本系統(tǒng)中使用2×2的行列式鍵盤。鍵盤程序采用行掃描法。即P1.0、P1.1接兩根列線,列線定義為輸出口,P1.2、P1.3接兩根行線,行線定義為輸入口。兩根行線需接10K上拉電阻。

　　基于對系統(tǒng)低功耗要求的考慮,鍵盤輸入響應(yīng)程序應(yīng)設(shè)計為中斷方式運行的。即有鍵按下時,產(chǎn)生中斷把MCU從休眠狀態(tài)喚醒,并啟動定時12ms的定時器,隨后MCU又進入休眠狀態(tài)。當定時器產(chǎn)生中斷時再次將MCU從休眠狀態(tài)喚醒,此時掃描鍵盤,若有鍵按下,則計算出鍵值,并執(zhí)行該鍵值對應(yīng)的功能程序。執(zhí)行完該程序后,MCU再次進入休眠狀態(tài)。

四、漢字顯示的原理與部分程序?qū)嵗?

1、圖形點陣液晶的漢字字模
　　與在DOS中顯示漢字不同的是,圖形點陣液晶并不是簡單地用畫點的方式來描出漢字。直接從中文系統(tǒng)漢字字庫中提取的漢字字模并不能直接在液晶上顯示,通常都必須經(jīng)過格式上的調(diào)整和轉(zhuǎn)換。標準16點陣漢字（如希望漢字的HZK16）字模數(shù)據(jù)的排列形式如圖4。

　　由于一個SED1520顯示控制器能控制80×16點陣液晶的顯示,其顯示RAM共16行,分2頁,每頁8行。連續(xù)16列相鄰2頁的32字節(jié)顯示RAM就可以控制一個漢字的顯示區(qū)域（如圖5）。對這些顯示RAM賦以相應(yīng)值就可以顯示出一個漢字。

　　圖4 標準漢字字模排列形式　　　　　　　　　圖5 SED1520漢字字模排列形式

　　由圖4和圖5所示可見,SED1520圖形點陣液晶顯示控制器漢字字模的排列順序和方式與標準漢字字模完全不同。液晶字模數(shù)據(jù)可以通過對標準字模數(shù)據(jù)進行位運算后得到。

　　實際編程中,具體漢字的液晶字模數(shù)據(jù)應(yīng)存放在MSP430F149單片機的FLASH存儲器中。

2、液晶顯示器初始化流程
　　在液晶顯示信息之前,必須先對液晶進行初始化。

　　初始化的流程如下：

　　需注意,MG-12232模塊內(nèi)雖然一片SED1520控制器實際控制區(qū)域為61列,但清除顯示RAM時,仍應(yīng)按80個RAM單元清除。